Мир глазами ученого

Американский физик-теоретик, специалист в области астрофизики и космологии Лоуренс Краусс убежден: мир, в котором мы живем, который, как нам кажется, сотворен специально для нас, на самом деле существует благодаря нескольким удивительным случайностям. Своим видением ученый поделился с участниками фестиваля Geek Picnic. «СР» приводит 11 ярких цитат из его выступления.

О САМОМ ВАЖНОМ ВО ВСЕЛЕННОЙ. Самое сложное — это  увидеть, что же действительно перед тобой. Прелесть науки в том, что она позволяет  избавиться от иллюзии реальности и увидеть настоящий мир. И люди, обладающие способностью открывать  правду,— это ученые.

О ТОМ, КАК УСТРОЕН МИР. Я хочу, чтобы зимой вы  не просто любовались красотой снежинок. Представьте, что находитесь на одной  из них. Если бы вы на самом  деле жили на снежинке, мир  казался бы вам другим. На одной из осей снежинки будут  работать одни законы физики, на перпендикулярной  ей — уже иные. Физики этого мира смогли бы объяснить  подобное явление. Теологи  сказали бы, что все по замыслу Божьему. Но, как и в реальной Вселенной, это все иллюзия. Платон говорил, что мы  живем в мире, подобно узникам пещеры. И все, что видят  люди,— лишь отбрасываемые  светом от костра тени на стене. Если вы выйдете из пещеры в реальный мир, то он  будет настолько ярким, что  глазам будет больно. Он ослепит. Но потом вы все рассмотрите. А когда попытаетесь  рассказать оставшимся в пещере, что видели, вас примут за сумасшедших. Именно  это происходит сегодня с физиками.

Фото: Михаил Швецов

Лоуренс Краусс рассказывает участникам фестиваля, что если бы не поле Хиггса, то наша Вселенная не существовала бы

О ЛУЧШЕЙ ТЕОРИИ В ФИЗИКЕ. В квантовой механике есть  такой принцип — неопределенности Гейзенберга. Согласно ему, если наблюдать  за квантовой системой, все  равно останутся вещи, которые никогда не получится  узнать (нельзя одновременно  определить точные значения  некоторых величин, таких  как местоположение и скорость.— «СР»). Американский физик Ричард Фейнман  поставил себе задачу объяснить электромагнетизм теорией, которая согласовывается с квантовой механикой. На диаграмме Фейнмана показано, как электрон слева  выталкивает электрон справа. Каким образом? Электрон  выпускает частицу, которая  является квантом электромагнитного излучения,— фотон. И все было бы отлично,  только это невозможно. Потому что это значит, что фотон забирает часть энергии  электрона, который его выпускает. А если электрон остается в том же виде, в котором  и был, то откуда взялась энергия? Но все в порядке, потому  что фотон исчезнет до того,  как вы сможете измерить  его энергию. Это как украсть  деньги, а потом вернуть их  на место. Теория о виртуальных фотонах как переносчиках электромагнитной энергии — самая лучшая теория,  которая только есть в физике. Предсказания по этой теории и все наши наблюдения  за атомом, которые только возможны, согласовываются почти в 100% случаев. В науке такой точности почти не бывает. У фотона нет  массы — именно поэтому  электромагнетизм работает  по всей Вселенной. Частица,  у которой нет массы, несет  очень мало энергии. Но, согласно принципу неопределенности Гейзенберга, фотон  может прожить очень-очень  долго и потом только исчезнуть. Получается, фотон способен пролететь расстояние  от Земли до альфы Центавра.

О БЕСКОНЕЧНОСТИ. Физики  очень не любят бесконечности. Математики их обожают,  а физики просто ненавидят. Потому что если есть бесконечность, то не получится ничего предсказать.

О РАЗНИЦЕ МЕЖДУ НАУКОЙ И РЕЛИГИЕЙ. Вам нужно узнать  о науке еще одну важную  вещь. Ученые — люди. А значит, они ошибаются. Но что  прекрасно в науке — она позволяет обойти ошибки отдельных людей и идти дальше  в правильном направлении. Наука основана на скептицизме, доказательствах, экспериментах, проверках и перепроверках, постоянном контроле  результатов. Поэтому наука  не религия. И поэтому наука  работает, а религия нет.

О КРАСОТЕ НАУКИ. Человечество в своем лучшем проявлении готово открывать Вселенную. Оно может отказаться  от своих убеждений и веры,  чтобы узнать, как на самом  деле все устроено. Наука, как  живопись, музыка, танцы, литература,— часть нашей культуры. Это то, ради чего стоит  быть человеком. Мы отдаем  дань технологиям, но красота науки не только в технологиях, но и в том, что наука  может изменить наш взгляд  на самих себя.

О БОЛЬШОМ АДРОННОМ КОЛЛАЙДЕРЕ. На границе Швейцарии и Франции под землей находится Большой адронный  коллайдер. Это 26-километровая установка, в которой необходимо постоянно поддерживать вакуум. И этот вакуум  должен быть даже более пустым, чем тот, что в космосе. Поразительно, что человечество на такое способно.

Мы разгоняем протоны в этом  тоннеле в противоположных  направлениях и в нескольких местах пытаемся их столкнуть. Благодаря этому 4 июля  2012 года произошло знаменательное событие: мы открыли бозон Хиггса. Если у вас появится шанс посетить БАК,  сделайте это. Сложно описать, насколько он большой,  но могу сказать вот что. Каждую секунду на БАКе производится больше информации,  чем содержится в библиотеках всего мира. Нам постоянно приходится изобретать новые способы обработки этой  информации. И все ради того,  чтобы ответить на вопрос, почему мы здесь.
«НАУКА ОСНОВАНА НА СКЕПТИЦИЗМЕ, ДОКАЗАТЕЛЬСТВАХ, ЭКСПЕРИМЕНТАХ, ПРОВЕРКАХ И ПЕРЕПРОВЕРКАХ, ПОСТОЯННОМ КОНТРОЛЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. ПОЭТОМУ НАУКА НЕ РЕЛИГИЯ. И ПОЭТОМУ НАУКА РАБОТАЕТ, А РЕЛИГИЯ НЕТ»

О ТОМ, КАК СБЛИЖАЕТ НАУКА. Я называю Большой адронный коллайдер готическим собором XXI века. Готические соборы строили на протяжении  веков тысячи людей из разных стран, используя самые  продвинутые технологии, чтобы восславить Господа. А БАК  строился 10 тыс. физиков  на протяжении 20 лет — людьми более чем из 100 стран,  людьми разного вероисповедания и говорящими на разных языках. Но это не важно. Они просто хотели узнать, как  работает Вселенная. Им не нужен был тостер получше или  машина побыстрее. Они хотели понять, как мы здесь оказались, и работали вместе, чтобы стать ближе к цели. Это  доказывает, что наука сближает людей, а религия — отдаляет.

О ЧАРЛЗЕ ДАРВИНЕ. Вселенная  не была создана для нас. Мы  должны быть очень аккуратны, когда нам кажется, что  что-то было сотворено специально. И первым человеком, который нам это открыл,  был Чарлз Дарвин. Он показал: ощущение того, что Вселенная создана для нас,— иллюзия. Что на самом деле это  всего лишь случайность естественного отбора. Поэтому  Чарлз Дарвин — один из величайших ученых всех времен. Дарвин показал, что поразительное разнообразие  жизни на Земле может начинаться с чего-то очень простого. А мы узнали, что разнообразие Вселенной со всеми ее  галактиками, звездами, планетами началось с такой же  простой точки.

Фото: Михаил Швецов

На Geek Picnic проходили тренировочные бои роботов в преддверии чемпионата «Бронебот». Команда «Большой Брат» во главе с капитаном Андреем Такташовым, ведущим инженером «ЦНИИТмаша», вывела на ринг двух своих супермощных роботов — Вебера и Рейка

ОБ ЭВОЛЮЦИИ НАУКИ. Наука — продукт времени. В 1863 году Дарвин писал: сегодня бессмысленно думать  о происхождении жизни —  это точно так же, как думать, откуда взялась материя. И в 1863 году это действительно выглядело безумно. Но сейчас мне за это платят. Мы продолжим создавать историю, пока смотрим во Вселенную, пока мы не перестаем задавать вопросы, пока  не боимся ступать туда, куда  не ступали другие.

О БУДУЩЕМ. Возможно, будущее ничтожно и все исчезнет. Но не стоит расстраиваться. Гораздо лучше радоваться  тому, что в процессе эволюции мы развили такой мозг,  который способен задавать  все эти вопросы. Наслаждайтесь этим кратким мигом под  солнцем.


НА УРАНЕ БЛИЖЕ К ЗВЕЗДАМ

Борис Штерн, российский астрофизик и журналист, рассказал на фестивале Geek Picnic, где находятся ближайшие пригодные для жизни планеты, почему шансы на обитаемость звездной системы TRAPPIST‑1 ничтожно малы и почему только атомный двигатель сможет доставить нас к далеким планетам.
Счет открытых учеными экзопланет давно перешел на тысячи, однако большинство из них находятся в сотнях, а то и в тысячах световых лет от нас. Но в прошлом году ученые обнаружили, что у ближайшей к нам звезды, Проксимы Центавра, есть землеподобная планета — Проксима b. Она всего в четырех световых годах от Земли, хотя нужно ли туда лететь, пока непонятно. Проксима Центавра — красный карлик. Такие звезды довольно тусклые, испускают очень мало света. Из-за близости к Проксиме Центавра планета обращена к ней лишь одной стороной, как Луна к Земле. Это значит, что одно полушарие у Проксимы b горячее, другое — холодное.

Сенсация этого года — NASA объявило, что у системы TRAPPIST 1 семь планет (раньше думали, три). Из них три — в зоне обитаемости. Но и TRAPPIST 1 — красный карлик. Планеты этой системы, скорее всего, тоже обращены к звезде лишь одной стороной. В любом случае, пока технологии не позволяют людям преодолеть 40 световых лет. Однако изучать подобные планетные системы довольно просто, так как они транзитные (метод транзитной фотометрии — способ обнаружения экзопланет, основанный на наблюдениях за прохождением планеты на фоне звезды.— «СР»). И это поможет нам понять происхождение и эволюцию землеподобных планет.


КОММЕНТАРИЙ

Елена Ромадова
Заместитель главного конструктора, НИКИЭТ
— Ядерная энергетика — безальтернативное направление развития перспективных космических систем для исследования и освоения дальнего космоса. Россия обладает опытом в создании и эксплуатации космических ядерных источников энергии и создает транспортно-энергетический модуль на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса. Наш институт начал изготовление реакторной установки для проведения наземных испытаний. Весь энергоблок вместе с системой преобразования энергии будет проверен на испытательном комплексе. Следующий этап — летные испытания.Ядерной энергетике в космосе быть, и когда это случится, мы сможем перейтик решению таких задач, как очистка околоземного пространства от космического мусора, освоение Луны, пилотируемаяэкспедиция на Марс, полеты к планетам Солнечной системы, астероидам, кометам и т.д.


«В следующем году должны запустить телескоп «Джеймс Уэбб»,— говорит Борис Штерн.— Это инфракрасная орбитальная лаборатория, которая очень точно замеряет излучение звезды. Так что мы увидим, есть ли атмосфера в системе TRAPPIST‐1. В Чили планируют строить European Extremely Large Telescope. Это будет телескоп с сегментным зеркалом диаметром 39 м, что эквивалентно высоте 12-этажного дома. Вот с его помощью мы напрямую увидим Проксиму b, правда, как точку рядом со звездой. Зато уже можно будет оценить температуру поверхности этой планеты».

Вообще, чтобы увидеть не только Проксиму b, но и другие, не транзитные планеты размером с Землю, нужен космический интерферометр, который замеряет гравитационные волны Вселенной. Был совместный проект NASA и Европейского космического агентства, но его закрыли. Интерферометр представляет собой три космических аппарата, которые должны находиться в космосе на равном расстоянии друг от друга. Сделать это ученым пока не под силу.

Когда мы говорим о планетах типа Земли, сразу возникает вопрос, сможем ли мы когда-нибудь долететь до них. Это уже область научной фантастики. Однако мы можем прикинуть, на что способно человечество, а на что нет. «Телепортация невозможна, а чтобы нагенерить один грамм антивещества, понадобится вся земная энергетика. Это несерьезно,— заявляет Борис Штерн.— Что действительно может сработать, так это термоядерный синтез и старый добрый уран‐235 или плутоний. Атомный реактор намного проще использовать, чем термоядерный, так что совсем скоро именно он будет задействован в межзвездных полетах. На уране можно далеко улететь, но по принципу «тише едешь — дальше будешь». Космические аппараты серии «Вояджер» («Вояджер‐1» и «Вояджер‐2», запущенные в 1977 году, получают энергию от трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов, работающих на плутонии.— «СР») могли бы долететь до ближайших звезд лишь через сотни тысяч лет. Космический корабль на уране способен разогнаться где-то до 10 тыс. км/с. Это значит, что у Проксимы Центавра он будет лет через двести. Если взять более реальные параметры — реактор мощностью 50 МВт, расход вещества 1,5 мг/с, полезную нагрузку 500 т топлива, то корабль разгонится до 3 тыс. км/c. До планеты типа Земли, расположенной в 20 световых годах, придется лететь 2 тыс. лет. Но люди столько не живут, поэтому сразу возникает проблема мотивации. Кто готов работать на далеких потомков?» НАУКА Борис Штерн, российский астрофизик и журналист, рассказал на фестивале Geek Picnic, где находятся ближайшие пригодные для жизни планеты, почему шансы на обитаемость звездной системы TRAPPIST-1 ничтожно малы и почему только атомный двигатель сможет доставить нас к далеким планетам.

 

Далее